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雨、雪、垃圾能发电科学家们发现,大自然中蕴藏着巨大的能量,可以通过多种手段,从21世纪初期开始,有一定规模地向雨雪垃圾索电,是完全可以实现的.
利用积雪发电:大家知道,积雪的温度是0℃以下,因此雪中蕴藏着巨大的冷能.科学家提出利用积雪发电的大胆设想.它的工作原理是,将蒸发器放在地面上,将凝缩器放在高山上,再用两根管子将它们连接在一起,然后抽出管内空气,用地下热水使低沸点的氟里昂(即现代电冰箱所用的制冷物质)汽化,并以雪冷却凝缩器,由于氟里昂的沸点很低,加上管内被抽空,所以它就沸腾起来,变成气体快速向管子的上端跑去,冲击汽轮机旋转,从而带动发电机发电.试验证明,1 t雪可把2~4 t氟里昂送上蓄液器.可见雪的发电本领是十分惊人的.
雪的资源极其丰富,地球上34%的国家属多雪地区.我国东北和新疆北部是全国下雪天数最多的地区,每年平均在40天以上,积雪日数在90天以上.积雪发电的问世,将使茫茫雪原变成人类的又一理想的未来发电能源.
利用下雨发电:目前,科学家们研究雨能的利用已获得成功,它是利用一种叶片交错排列,并能自动关闭的轮子,轮子的叶片可以接受来自任何方向的雨滴,并能自动开关,使轮子一侧受力大,另一侧受力小,从而在雨滴冲击和惯性的作用下高速旋转,驱动电机发电.雨能电站可以弥补地面太阳能电站的不足,使人类巧妙而完美地应用太阳能、风能、雨能.
我国南方雨能资源丰富,特别是华东、华南、中南和西南各省的雨水充足,一年四季冰雪期很少,雨季的降雨量一般都比较多,阴雨天利用雨能发电,阳天利用太阳能发电,这样无论晴天或阴雨天,人们都可以享受到大自然的恩赐,享受到电能带来的光和热.
微生物电池:在探索微生物能源工作中,一些国家正在从事着微生物电池的研究.什么是微生物电池呢?它是一种用微生物的代谢产物,做电极活性物质,从而获取电能.从研究的进展看,作为微生物电池的活性物质,只限于甲酸、氢、氨等.我们用一种叫产气单抱菌的细菌,处理100摩尔椰子汁,使其生成甲酸,然后把以此做电解液的3个电池串连在一起,生成的电能可使半导体收音机连续播放50多个小时.当然,这只是试验,但它表现出的事实是令人神往的.
21世纪是人类飞向宇宙的时代,在宇宙飞船这样的封闭系统中,排泄物的处理确实是个必须解决的问题.美国宇宙航行局设计了一种一举两得的解决方案:用一种芽孢杆菌处理尿,使尿酸分解而生成尿素,在尿素酶的作用下分解尿素产生氨.氨用做电极活性物质,在铂电极上产生电极反应,组成了邀翔太空的理想微生物电池.在宇航条件下,每人每天如果排出22克尿,就能够获得47瓦时的电力.
氢燃料电池,成为微生物能源的又一种电能形式.利用一种产生氢气能力强的细菌,在容积为10升的发酵装置中,每小时所产生的近20升氢气,足以维持3.1~3.5伏燃料电池的工作.科学日新月异的21世纪,有机废水的处理也与微生物电池发生了密切关系.在利用微生物处理有机废水时,在使废水无害化的同时,可以把微生物的代谢产物做微生物电池的活性物质,从而获得电能,从这个角度上,微生物做为同时解决公害和能源问题的一种手段,已引起人们的广泛注意.尽管微生物电池的研制尚处在萌芽状态,使用也还只限于一定范围,但是到21世纪的某一天,微生物电池就能够带动着马达飞转,为人类创造更多的物质财富.
向污泥要能源:城市下水道污泥中富含有机物质,其中蕴藏着可观的能量.不少国家已开始利用厌氧细菌将下水道污泥“消化”,然后收集其中产生的沼气作为热源,并将下水道污泥制成固体燃料.
关于下水道污泥作为固体燃料的开发与实用化研究方面,欧洲国家居领先地位.日本东京都能源局利用下水道污泥作为燃料发电的试验也已获成功.日本能源科学家还将下水道污泥利用多级蒸发法制成固状物,所得燃料的发热量为16 000~18 000 kJ/kg,与煤差不多.
德国的一家化学公司将工厂下水道排放的废水(其中含10%的普通生活污水)进行处理,所得活性污泥作为燃料,他们在下水道污水中加入有机凝集剂,再用电力脱水机脱去部分水分,加入一定比例的粉煤,最后利用压滤机榨干水分,用这种方法制成的燃料发热量大约是9 200~1 000 kJ/kg,并且将其干燥、粉碎后并不影响其燃烧性能.
从下水道污泥中挖掘潜在能源,不仅开辟了能源新途径,还可以根本上解决城市下水道污泥污染问题.对改善城市地下水水质有着至关重要的作用.环境科学家有必要重新估计下水道污泥的作用和利用价值,进一步研究下水道污水处理以及下水道水系的设计.
目前,世界上许多国家正在研究,能否建立一个从污水处理到能源、环保方面的综合管理体系,以便一劳永逸地解决下水道污水的去向问题.
摘自《能源趣览》
阅读完以上文章后回答:
(1)文中介绍了哪几种新的能源利用方式?分别是什么?
(2)利用积雪和下雨发电的工作原理分别是什么?
(3)结合你在日常生活中对能源的利用,谈谈你对节约能源的看法.
人教版第八章 电功率 复习提纲
一、电能
1、电能:用电器工作用的过程就是把电能转化为其它形式能的过程,消耗多少电能就转化为多少其它形式的能。单位是焦耳,常用的单位还有kW·h,1kW·h=3.6×106J。
2、电功:电流所做的功。用电器消耗电能的过程就是电流做功的过程。电流做了多少功,用电器就消耗了多少电能。电流做功的多少与电路两端的电压的高低、电流的大小、通电时间的长短有关。电流在一段电路上做的功跟这段电路两端的电流、电路中的电流和通电时间成正比,即W=UIt。
电功计算公式:W=Pt=UIt。推导公式:W=I2Rt=U2t/R,(只适用于纯电阻电路);W=UQ。
电功的单位:J、kW·h。
3、电能表:电能表是测量电功的仪表,即测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表。
电能表的读数方法:电能表的表盘上某段时间前后两次读数之差即为这一段时间内消耗的电能,单位是kW·h。表盘上最右边一位数字是小数点后的数字。
二、电功率:
1、电功率的物理意义:表示用电器消耗电能(电流做功)快慢的物理量。
2、定义:用电器在单位时间内所消耗的电能。或电流在单位时间内所做的功。
3、单位:瓦特(W),常用单位还有kW。
4、公式:P=W/t=UI。P=W/t可用于计算电功率,也可以用于计算其它功率,是计算功率的通用公式。P=UI只能用于计算电功率,将欧姆定律I=U/R代入,还可以得到P=U2/R、P=I2R等推导公式。
注意:P=UI是计算电功率普遍适用的公式,在纯电阻电路中,P=UI与P=U2/R、P=I2R都可以用来计算电功率;而在非纯电阻电路中,只能用P=UI计算电功率。
5、额定功率:
①额定电压:用电器正常工作时的电压。
②额定功率:用电器在额定电压下工作时的功率。即用电器铭牌上标的用电器的功率。
③额定电流:用电器在额定电压下正常工作时的电流。用电器铭牌上标明的电流值就是用电器的额定电流。
④实际电压:用电器实际工作时加在用电器两端的电压。
⑤实际功率:加在用电器上的实际电压所对应的功率。
8实际功率和额定功率的关系:
若U实>U额,则P实>P额,用电器不能正常工作,严重时会影响用电器的使用寿命,甚至会烧坏用电器。
若U实=U额,则P实=P额,用电器正常工作。
若U实<U额,则P实<P额,用电器不能正常工作。
注意:小灯泡的亮度是由其实际功率决定的。
9、测量电功率的几种方法
⑴根据公式P=UI,用电压表、电流表分别测出用电器的电压、电流,即可求出用电器的功率。
⑵根据公式P=W/t,用电能表测出家庭电路中某段时间内用电器消耗的电能,用停表测出对应的时间,就可以用公式P=W/t计算出用电器的功率。
⑶如果只有电压表,没有电流表,需要一个已知阻值的电阻R0和用电器串联。
①如图所示1,用电压表测出R0不同意见的电压U0,则可知道通过电阻R0的电流I0= U0/ R0,根据串联电路的特点,通过用电器R的I和通过电阻R0的电流I0相等,即I= I0,再利用公式P=UI就可求出用电器的功率。
②如图所示2,用电压表测出R不同意见的电压U1和电路的总电压U,则可知道通过R0的电流I0=(U-U1)/R0,根据串联电路的特点,用电器的I=I0,再用公式P=U1I即或求出用电器的功率。
⑷如果只有电流表,没有电压表,需要一个已知阻值的电阻R0和用电器并联。
①如图所示3,用电流表分别测出通过R、R0的电流I、I0,则可知电阻R0两端的电压U0= I0 R0,根据并联电路的特点,用电器和电阻两端的电压相等,即U= U0,再用公式P=UI就可求出用电器的功率。
②如图所示4,用电流表分别测出电路的总电流I和R支路的电流I1,根据并联电路的特点和欧姆定律可求出电阻R0不同意见的电压U'=(I-I1)R0,根据并联电路的特点,用电器和电阻两端的电压相等,即U= U',再用公式P=UI1就可求出用电器的功率。
10、利用用电器铭牌求正常工作时的功率、电阻和电流
①已知U额、I额则P额=U额I额;R=U额/I额 ②已知U额、P额则I额=P额/U额;R=U额2/ P额
三、测量小灯泡的电功率。
1、实验目的:测量的额定功率和小灯泡在不同电压下的电功率。
2、实验原理:根据电功率的公式P=UI,测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,就可以计算出小灯光的电功率。
3、实验电路图:
4、实验器材:电源、小灯泡、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各一,导线若干。
5、实验步骤:①按电路图连接好电路。②闭合开关,调节滑动变阻器,让小灯泡两端的电压达到它的额定电压,记下此时电流表的读数。并观察小灯泡的亮度。③调节滑动变阻器,分别使小灯泡两端的电压低于和稍高于它的额定电压,观察小灯泡的亮度,记下两次电流表的读数。
④利用公式P=UI计算灯泡的额定电功率的不在额定电压下的实际功率。
6、实验结果:测出小灯泡的额定功率,得到消耗的电功率越大,小灯泡就越亮这一规律,灯泡亮度取决于其在电路中消耗的实际功率。
说明:“伏安法”测电阻和“伏安法”测小灯泡的电功率都用到了滑动变阻器来改变电路的电流和部分电路两端的电压,但前者是为了多次测量求平均值使测量更准确,后者是为了让小灯泡两端的电压低于、等于和高于其额定电压,以观察比较三种情况下小灯泡的亮度,从比较暗到正常发光再到特别亮的变化。
四、电和热
1电流的热效应:电流通过导体时电能转化为热的现象。
2、电流产生的热量与电阻的关系:在电流和通电时间相同时,导体的电阻越大电流产生的热量越多。在电阻和通电时间一定时,电流越大,电流产生的热量越多。
3、焦耳定律:
①内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。②公式:Q =I2Rt③对于任何电路都可以用Q =I2Rt计算。在纯电阻电路中Q =W=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt。串、并联电路中放出的总热量Q =Q1+Q2+…+Qn。
焦耳定律与电功的关系:在纯电阻电路中W=Q,表明电流做的功全部转化为电阻的内能;在非纯电阻电路中W>Q,表明电流做的功只有一部分转化为内能,另一部分电能转化为其它形式的能,计算非纯电阻电路中通过导体转化为内能的部分只能用Q =I2Rt
4、电热功率的计算:P热=I2R,电能转化为热时的发热功率即电流通过导体时产生热量的功率跟导体中电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比。
5、电热的利用—电热器:电热器的主要部分是发热体,发热体由电阻率大、熔点高的合金制成。电热的优点:清洁卫生、无环境污染、热效率高、可以方便地控制和调节温度。
6、电热的防止:电热会使用电器温度过高影响用电器的工作、使用寿命甚至损坏用电器。电脑、电视、电动机等许多用电器上都有散热设备,就是为了防止电热的破坏。
五、电功率与安全用电
1、电流I与用电器电功率P的关系:I=P/U。家庭电路中的电压是一定的,用电器的电功率越大,电路中的电流越大。为了防止同时使用的用电器总功率过大,如需添置大功率的用电器时,应先计算一下增加用电器后电路的电流,看电路的总电流是否超过供电电路和电能表允许的最大电流。
3、家庭电路中电流过大的原因:过载,即用电器总功率太大;短路。
4、保险丝:保险丝用熔点低、电阻率较大的铅锑合金制成。当电流过大时,根据P=I2R,电流在保险丝上的发热功率大,保险丝的温度升高,达到熔点而熔断,切断电路保护电路的安全。
保险丝越粗其额定电流和熔断电流越大。选用保险丝时,其额定电流应等于或者稍大于电路的额定电流,过粗的保险丝不能起到保险作用,过细的保险丝接入电路用电器不能正常工作。决不能用铜丝或铁丝代替保险丝。
5、测电笔:
①作用:识别火线和零线
②使用方法:用手接触笔尾金属体,笔尖金属体接触电线或与电线相连接的导体时,如果氖管发光,表示接触的是火线。
③判别简单的电路故障的方法:当电路发生故障时,用电器一般不能工作,用测电笔检查插座,如果两孔内的金属片与测电笔笔尖金属均使氖管发光,则表明干路中零线断路;如果接触时两孔都不能使氖管发光,则表明火线断路。
六、串、并联电路的特点
串联电路 | 并联电路 | |
电路图 | ||
电流 | 电流处处相等I=I1=I2=…=In | 干路电流等于各支路电流之和,I=I1+I2+I3+…+In。 电流分配:通过各支路的电流跟支路上的电阻成反比,即: I1:I2=R2:R1 |
电压 | 两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。即:U=U1+U2+…+Un。电压分配:加在各导体两端的电压跟导体的电阻成正比,即 U1:U2=R1:R2 | 两端的电压与各支路两端的电压相等。即:U=U1=U2=Un。 |
电阻 | 总电阻等于各串联导体电阻之和,即:R=R1+R2+…+Rn | 总电阻的倒数等于各支路中电阻的倒数之和,即:1/R=1/R1+1/ R2+…+1/R |
电功(不管是串联电路还是并联电路,电流所做的总功都等于各部分用电器电流所做功之和。即:W总=W1+W2) | 电流通过各电阻所做的功与它们的电阻成正比。 即:W1:W2= R1:R2 | 电流通过各电阻所做的功与它们的电阻成反比。 即:W1:W2= R2:R1 |
电功率(不管是串联电路还是并联电路,总功率都等于各用电器功率之和。 即:P总=P1+P2) | 各用电器的电功率与它们的电阻成正比。 即:P1:P2= R1:R2 | 各用电器的电功率与它们的电阻成反比。 即:P1:P2= R2:R1 |
电热(不管是串联电路还是并联电路,电流所产生的总热量都等于电流通过各部分用电器所产生的热量之和。即:Q总=Q1+Q2) | 电流通过各用电器啼生的热量与它们的电阻成正比。即:Q1:Q2= R1:R2 | 电流通过各用电器产生的热量与它们的电阻成反比。即:Q1:Q2= R2:R1 |
人教版第八章 电功率 复习提纲
一、电能
1、电能:用电器工作用的过程就是把电能转化为其它形式能的过程,消耗多少电能就转化为多少其它形式的能。单位是焦耳,常用的单位还有kW·h,1kW·h=3.6×106J。
2、电功:电流所做的功。用电器消耗电能的过程就是电流做功的过程。电流做了多少功,用电器就消耗了多少电能。电流做功的多少与电路两端的电压的高低、电流的大小、通电时间的长短有关。电流在一段电路上做的功跟这段电路两端的电流、电路中的电流和通电时间成正比,即W=UIt。
电功计算公式:W=Pt=UIt。推导公式:W=I2Rt=U2t/R,(只适用于纯电阻电路);W=UQ。
电功的单位:J、kW·h。
3、电能表:电能表是测量电功的仪表,即测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表。
电能表的读数方法:电能表的表盘上某段时间前后两次读数之差即为这一段时间内消耗的电能,单位是kW·h。表盘上最右边一位数字是小数点后的数字。
二、电功率:
1、电功率的物理意义:表示用电器消耗电能(电流做功)快慢的物理量。
2、定义:用电器在单位时间内所消耗的电能。或电流在单位时间内所做的功。
3、单位:瓦特(W),常用单位还有kW。
4、公式:P=W/t=UI。P=W/t可用于计算电功率,也可以用于计算其它功率,是计算功率的通用公式。P=UI只能用于计算电功率,将欧姆定律I=U/R代入,还可以得到P=U2/R、P=I2R等推导公式。
注意:P=UI是计算电功率普遍适用的公式,在纯电阻电路中,P=UI与P=U2/R、P=I2R都可以用来计算电功率;而在非纯电阻电路中,只能用P=UI计算电功率。
5、额定功率:
①额定电压:用电器正常工作时的电压。
②额定功率:用电器在额定电压下工作时的功率。即用电器铭牌上标的用电器的功率。
③额定电流:用电器在额定电压下正常工作时的电流。用电器铭牌上标明的电流值就是用电器的额定电流。
④实际电压:用电器实际工作时加在用电器两端的电压。
⑤实际功率:加在用电器上的实际电压所对应的功率。
8实际功率和额定功率的关系:
若U实>U额,则P实>P额,用电器不能正常工作,严重时会影响用电器的使用寿命,甚至会烧坏用电器。
若U实=U额,则P实=P额,用电器正常工作。
若U实<U额,则P实<P额,用电器不能正常工作。
注意:小灯泡的亮度是由其实际功率决定的。
9、测量电功率的几种方法
⑴根据公式P=UI,用电压表、电流表分别测出用电器的电压、电流,即可求出用电器的功率。
⑵根据公式P=W/t,用电能表测出家庭电路中某段时间内用电器消耗的电能,用停表测出对应的时间,就可以用公式P=W/t计算出用电器的功率。
⑶如果只有电压表,没有电流表,需要一个已知阻值的电阻R0和用电器串联。
①如图所示1,用电压表测出R0不同意见的电压U0,则可知道通过电阻R0的电流I0= U0/ R0,根据串联电路的特点,通过用电器R的I和通过电阻R0的电流I0相等,即I= I0,再利用公式P=UI就可求出用电器的功率。
②如图所示2,用电压表测出R不同意见的电压U1和电路的总电压U,则可知道通过R0的电流I0=(U-U1)/R0,根据串联电路的特点,用电器的I=I0,再用公式P=U1I即或求出用电器的功率。
⑷如果只有电流表,没有电压表,需要一个已知阻值的电阻R0和用电器并联。
①如图所示3,用电流表分别测出通过R、R0的电流I、I0,则可知电阻R0两端的电压U0= I0 R0,根据并联电路的特点,用电器和电阻两端的电压相等,即U= U0,再用公式P=UI就可求出用电器的功率。
②如图所示4,用电流表分别测出电路的总电流I和R支路的电流I1,根据并联电路的特点和欧姆定律可求出电阻R0不同意见的电压U'=(I-I1)R0,根据并联电路的特点,用电器和电阻两端的电压相等,即U= U',再用公式P=UI1就可求出用电器的功率。
10、利用用电器铭牌求正常工作时的功率、电阻和电流
①已知U额、I额则P额=U额I额;R=U额/I额 ②已知U额、P额则I额=P额/U额;R=U额2/ P额
三、测量小灯泡的电功率。
1、实验目的:测量的额定功率和小灯泡在不同电压下的电功率。
2、实验原理:根据电功率的公式P=UI,测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,就可以计算出小灯光的电功率。
3、实验电路图:
4、实验器材:电源、小灯泡、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各一,导线若干。
5、实验步骤:①按电路图连接好电路。②闭合开关,调节滑动变阻器,让小灯泡两端的电压达到它的额定电压,记下此时电流表的读数。并观察小灯泡的亮度。③调节滑动变阻器,分别使小灯泡两端的电压低于和稍高于它的额定电压,观察小灯泡的亮度,记下两次电流表的读数。
④利用公式P=UI计算灯泡的额定电功率的不在额定电压下的实际功率。
6、实验结果:测出小灯泡的额定功率,得到消耗的电功率越大,小灯泡就越亮这一规律,灯泡亮度取决于其在电路中消耗的实际功率。
说明:“伏安法”测电阻和“伏安法”测小灯泡的电功率都用到了滑动变阻器来改变电路的电流和部分电路两端的电压,但前者是为了多次测量求平均值使测量更准确,后者是为了让小灯泡两端的电压低于、等于和高于其额定电压,以观察比较三种情况下小灯泡的亮度,从比较暗到正常发光再到特别亮的变化。
四、电和热
1电流的热效应:电流通过导体时电能转化为热的现象。
2、电流产生的热量与电阻的关系:在电流和通电时间相同时,导体的电阻越大电流产生的热量越多。在电阻和通电时间一定时,电流越大,电流产生的热量越多。
3、焦耳定律:
①内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。②公式:Q =I2Rt③对于任何电路都可以用Q =I2Rt计算。在纯电阻电路中Q =W=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt。串、并联电路中放出的总热量Q =Q1+Q2+…+Qn。
焦耳定律与电功的关系:在纯电阻电路中W=Q,表明电流做的功全部转化为电阻的内能;在非纯电阻电路中W>Q,表明电流做的功只有一部分转化为内能,另一部分电能转化为其它形式的能,计算非纯电阻电路中通过导体转化为内能的部分只能用Q =I2Rt
4、电热功率的计算:P热=I2R,电能转化为热时的发热功率即电流通过导体时产生热量的功率跟导体中电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比。
5、电热的利用—电热器:电热器的主要部分是发热体,发热体由电阻率大、熔点高的合金制成。电热的优点:清洁卫生、无环境污染、热效率高、可以方便地控制和调节温度。
6、电热的防止:电热会使用电器温度过高影响用电器的工作、使用寿命甚至损坏用电器。电脑、电视、电动机等许多用电器上都有散热设备,就是为了防止电热的破坏。
五、电功率与安全用电
1、电流I与用电器电功率P的关系:I=P/U。家庭电路中的电压是一定的,用电器的电功率越大,电路中的电流越大。为了防止同时使用的用电器总功率过大,如需添置大功率的用电器时,应先计算一下增加用电器后电路的电流,看电路的总电流是否超过供电电路和电能表允许的最大电流。
3、家庭电路中电流过大的原因:过载,即用电器总功率太大;短路。
4、保险丝:保险丝用熔点低、电阻率较大的铅锑合金制成。当电流过大时,根据P=I2R,电流在保险丝上的发热功率大,保险丝的温度升高,达到熔点而熔断,切断电路保护电路的安全。
保险丝越粗其额定电流和熔断电流越大。选用保险丝时,其额定电流应等于或者稍大于电路的额定电流,过粗的保险丝不能起到保险作用,过细的保险丝接入电路用电器不能正常工作。决不能用铜丝或铁丝代替保险丝。
5、测电笔:
①作用:识别火线和零线
②使用方法:用手接触笔尾金属体,笔尖金属体接触电线或与电线相连接的导体时,如果氖管发光,表示接触的是火线。
③判别简单的电路故障的方法:当电路发生故障时,用电器一般不能工作,用测电笔检查插座,如果两孔内的金属片与测电笔笔尖金属均使氖管发光,则表明干路中零线断路;如果接触时两孔都不能使氖管发光,则表明火线断路。
六、串、并联电路的特点
串联电路 | 并联电路 | |
电路图 | ||
电流 | 电流处处相等I=I1=I2=…=In | 干路电流等于各支路电流之和,I=I1+I2+I3+…+In。 电流分配:通过各支路的电流跟支路上的电阻成反比,即: I1:I2=R2:R1 |
电压 | 两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。即:U=U1+U2+…+Un。电压分配:加在各导体两端的电压跟导体的电阻成正比,即 U1:U2=R1:R2 | 两端的电压与各支路两端的电压相等。即:U=U1=U2=Un。 |
电阻 | 总电阻等于各串联导体电阻之和,即:R=R1+R2+…+Rn | 总电阻的倒数等于各支路中电阻的倒数之和,即:1/R=1/R1+1/ R2+…+1/R |
电功(不管是串联电路还是并联电路,电流所做的总功都等于各部分用电器电流所做功之和。即:W总=W1+W2) | 电流通过各电阻所做的功与它们的电阻成正比。 即:W1:W2= R1:R2 | 电流通过各电阻所做的功与它们的电阻成反比。 即:W1:W2= R2:R1 |
电功率(不管是串联电路还是并联电路,总功率都等于各用电器功率之和。 即:P总=P1+P2) | 各用电器的电功率与它们的电阻成正比。 即:P1:P2= R1:R2 | 各用电器的电功率与它们的电阻成反比。 即:P1:P2= R2:R1 |
电热(不管是串联电路还是并联电路,电流所产生的总热量都等于电流通过各部分用电器所产生的热量之和。即:Q总=Q1+Q2) | 电流通过各用电器啼生的热量与它们的电阻成正比。即:Q1:Q2= R1:R2 | 电流通过各用电器产生的热量与它们的电阻成反比。即:Q1:Q2= R2:R1 |
人教版第八章 电功率 复习提纲
一、电能
1、电能:用电器工作用的过程就是把电能转化为其它形式能的过程,消耗多少电能就转化为多少其它形式的能。单位是焦耳,常用的单位还有kW·h,1kW·h=3.6×106J。
2、电功:电流所做的功。用电器消耗电能的过程就是电流做功的过程。电流做了多少功,用电器就消耗了多少电能。电流做功的多少与电路两端的电压的高低、电流的大小、通电时间的长短有关。电流在一段电路上做的功跟这段电路两端的电流、电路中的电流和通电时间成正比,即W=UIt。
电功计算公式:W=Pt=UIt。推导公式:W=I2Rt=U2t/R,(只适用于纯电阻电路);W=UQ。
电功的单位:J、kW·h。
3、电能表:电能表是测量电功的仪表,即测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表。
电能表的读数方法:电能表的表盘上某段时间前后两次读数之差即为这一段时间内消耗的电能,单位是kW·h。表盘上最右边一位数字是小数点后的数字。
二、电功率:
1、电功率的物理意义:表示用电器消耗电能(电流做功)快慢的物理量。
2、定义:用电器在单位时间内所消耗的电能。或电流在单位时间内所做的功。
3、单位:瓦特(W),常用单位还有kW。
4、公式:P=W/t=UI。P=W/t可用于计算电功率,也可以用于计算其它功率,是计算功率的通用公式。P=UI只能用于计算电功率,将欧姆定律I=U/R代入,还可以得到P=U2/R、P=I2R等推导公式。
注意:P=UI是计算电功率普遍适用的公式,在纯电阻电路中,P=UI与P=U2/R、P=I2R都可以用来计算电功率;而在非纯电阻电路中,只能用P=UI计算电功率。
5、额定功率:
①额定电压:用电器正常工作时的电压。
②额定功率:用电器在额定电压下工作时的功率。即用电器铭牌上标的用电器的功率。
③额定电流:用电器在额定电压下正常工作时的电流。用电器铭牌上标明的电流值就是用电器的额定电流。
④实际电压:用电器实际工作时加在用电器两端的电压。
⑤实际功率:加在用电器上的实际电压所对应的功率。
8实际功率和额定功率的关系:
若U实>U额,则P实>P额,用电器不能正常工作,严重时会影响用电器的使用寿命,甚至会烧坏用电器。
若U实=U额,则P实=P额,用电器正常工作。
若U实<U额,则P实<P额,用电器不能正常工作。
注意:小灯泡的亮度是由其实际功率决定的。
9、测量电功率的几种方法
⑴根据公式P=UI,用电压表、电流表分别测出用电器的电压、电流,即可求出用电器的功率。
⑵根据公式P=W/t,用电能表测出家庭电路中某段时间内用电器消耗的电能,用停表测出对应的时间,就可以用公式P=W/t计算出用电器的功率。
⑶如果只有电压表,没有电流表,需要一个已知阻值的电阻R0和用电器串联。
①如图所示1,用电压表测出R0不同意见的电压U0,则可知道通过电阻R0的电流I0= U0/ R0,根据串联电路的特点,通过用电器R的I和通过电阻R0的电流I0相等,即I= I0,再利用公式P=UI就可求出用电器的功率。
②如图所示2,用电压表测出R不同意见的电压U1和电路的总电压U,则可知道通过R0的电流I0=(U-U1)/R0,根据串联电路的特点,用电器的I=I0,再用公式P=U1I即或求出用电器的功率。
⑷如果只有电流表,没有电压表,需要一个已知阻值的电阻R0和用电器并联。
①如图所示3,用电流表分别测出通过R、R0的电流I、I0,则可知电阻R0两端的电压U0= I0 R0,根据并联电路的特点,用电器和电阻两端的电压相等,即U= U0,再用公式P=UI就可求出用电器的功率。
②如图所示4,用电流表分别测出电路的总电流I和R支路的电流I1,根据并联电路的特点和欧姆定律可求出电阻R0不同意见的电压U'=(I-I1)R0,根据并联电路的特点,用电器和电阻两端的电压相等,即U= U',再用公式P=UI1就可求出用电器的功率。
10、利用用电器铭牌求正常工作时的功率、电阻和电流
①已知U额、I额则P额=U额I额;R=U额/I额 ②已知U额、P额则I额=P额/U额;R=U额2/ P额
三、测量小灯泡的电功率。
1、实验目的:测量的额定功率和小灯泡在不同电压下的电功率。
2、实验原理:根据电功率的公式P=UI,测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,就可以计算出小灯光的电功率。
3、实验电路图:
4、实验器材:电源、小灯泡、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各一,导线若干。
5、实验步骤:①按电路图连接好电路。②闭合开关,调节滑动变阻器,让小灯泡两端的电压达到它的额定电压,记下此时电流表的读数。并观察小灯泡的亮度。③调节滑动变阻器,分别使小灯泡两端的电压低于和稍高于它的额定电压,观察小灯泡的亮度,记下两次电流表的读数。
④利用公式P=UI计算灯泡的额定电功率的不在额定电压下的实际功率。
6、实验结果:测出小灯泡的额定功率,得到消耗的电功率越大,小灯泡就越亮这一规律,灯泡亮度取决于其在电路中消耗的实际功率。
说明:“伏安法”测电阻和“伏安法”测小灯泡的电功率都用到了滑动变阻器来改变电路的电流和部分电路两端的电压,但前者是为了多次测量求平均值使测量更准确,后者是为了让小灯泡两端的电压低于、等于和高于其额定电压,以观察比较三种情况下小灯泡的亮度,从比较暗到正常发光再到特别亮的变化。
四、电和热
1电流的热效应:电流通过导体时电能转化为热的现象。
2、电流产生的热量与电阻的关系:在电流和通电时间相同时,导体的电阻越大电流产生的热量越多。在电阻和通电时间一定时,电流越大,电流产生的热量越多。
3、焦耳定律:
①内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。②公式:Q =I2Rt③对于任何电路都可以用Q =I2Rt计算。在纯电阻电路中Q =W=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt。串、并联电路中放出的总热量Q =Q1+Q2+…+Qn。
焦耳定律与电功的关系:在纯电阻电路中W=Q,表明电流做的功全部转化为电阻的内能;在非纯电阻电路中W>Q,表明电流做的功只有一部分转化为内能,另一部分电能转化为其它形式的能,计算非纯电阻电路中通过导体转化为内能的部分只能用Q =I2Rt
4、电热功率的计算:P热=I2R,电能转化为热时的发热功率即电流通过导体时产生热量的功率跟导体中电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比。
5、电热的利用—电热器:电热器的主要部分是发热体,发热体由电阻率大、熔点高的合金制成。电热的优点:清洁卫生、无环境污染、热效率高、可以方便地控制和调节温度。
6、电热的防止:电热会使用电器温度过高影响用电器的工作、使用寿命甚至损坏用电器。电脑、电视、电动机等许多用电器上都有散热设备,就是为了防止电热的破坏。
五、电功率与安全用电
1、电流I与用电器电功率P的关系:I=P/U。家庭电路中的电压是一定的,用电器的电功率越大,电路中的电流越大。为了防止同时使用的用电器总功率过大,如需添置大功率的用电器时,应先计算一下增加用电器后电路的电流,看电路的总电流是否超过供电电路和电能表允许的最大电流。
3、家庭电路中电流过大的原因:过载,即用电器总功率太大;短路。
4、保险丝:保险丝用熔点低、电阻率较大的铅锑合金制成。当电流过大时,根据P=I2R,电流在保险丝上的发热功率大,保险丝的温度升高,达到熔点而熔断,切断电路保护电路的安全。
保险丝越粗其额定电流和熔断电流越大。选用保险丝时,其额定电流应等于或者稍大于电路的额定电流,过粗的保险丝不能起到保险作用,过细的保险丝接入电路用电器不能正常工作。决不能用铜丝或铁丝代替保险丝。
5、测电笔:
①作用:识别火线和零线
②使用方法:用手接触笔尾金属体,笔尖金属体接触电线或与电线相连接的导体时,如果氖管发光,表示接触的是火线。
③判别简单的电路故障的方法:当电路发生故障时,用电器一般不能工作,用测电笔检查插座,如果两孔内的金属片与测电笔笔尖金属均使氖管发光,则表明干路中零线断路;如果接触时两孔都不能使氖管发光,则表明火线断路。
六、串、并联电路的特点
串联电路 | 并联电路 | |
电路图 | ||
电流 | 电流处处相等I=I1=I2=…=In | 干路电流等于各支路电流之和,I=I1+I2+I3+…+In。 电流分配:通过各支路的电流跟支路上的电阻成反比,即: I1:I2=R2:R1 |
电压 | 两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。即:U=U1+U2+…+Un。电压分配:加在各导体两端的电压跟导体的电阻成正比,即 U1:U2=R1:R2 | 两端的电压与各支路两端的电压相等。即:U=U1=U2=Un。 |
电阻 | 总电阻等于各串联导体电阻之和,即:R=R1+R2+…+Rn | 总电阻的倒数等于各支路中电阻的倒数之和,即:1/R=1/R1+1/ R2+…+1/R |
电功(不管是串联电路还是并联电路,电流所做的总功都等于各部分用电器电流所做功之和。即:W总=W1+W2) | 电流通过各电阻所做的功与它们的电阻成正比。 即:W1:W2= R1:R2 | 电流通过各电阻所做的功与它们的电阻成反比。 即:W1:W2= R2:R1 |
电功率(不管是串联电路还是并联电路,总功率都等于各用电器功率之和。 即:P总=P1+P2) | 各用电器的电功率与它们的电阻成正比。 即:P1:P2= R1:R2 | 各用电器的电功率与它们的电阻成反比。 即:P1:P2= R2:R1 |
电热(不管是串联电路还是并联电路,电流所产生的总热量都等于电流通过各部分用电器所产生的热量之和。即:Q总=Q1+Q2) | 电流通过各用电器啼生的热量与它们的电阻成正比。即:Q1:Q2= R1:R2 | 电流通过各用电器产生的热量与它们的电阻成反比。即:Q1:Q2= R2:R1 |
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